[发明专利]一种钙钛矿电池制备方法

说明书

本发明提供一种钙钛矿电池制备方法，包括制备空穴传输层，制备空穴传输层包括以下步骤：S1、分别配置Li‑TFSI溶液、Spiro‑OMeTAD溶液和具有氧化性的无机钠盐或钾盐溶液，混合后得到空穴传输层前驱体溶液；S2、将空穴传输层前驱体溶液涂覆在钙钛矿功能层上，制备得到空穴传输层。本发明引入具有氧化性的无机钠盐或钾盐对Spiro‑OMeTAD进行氧化，在制备空穴传输层之前就完成氧化过程。本发明的钠离子和钾离子在钙钛矿太阳能电池工作时会迁移到钙钛矿层中，提升钙钛矿太阳能电池的性能。

技术领域

本发明涉及太阳能电池领域，特别涉及一种钙钛矿电池制备方法。

背景技术

随着传统化石燃料的使用，其造成的环境污染已经威胁到了社会的发展和人们的身体健康。同时，由于煤、石油等传统化石燃料的不可再生性，能源危机的问题已经逐渐浮现。因此，寻找清洁的可再生能源得到了人们的广泛关注。在众多的新能源技术中，太阳能由于其应用范围广，不受地域限制等优点得到了人们的广泛关注。

目前应用最广泛的太阳能电池为硅太阳能电池，其转换效率高，制备工艺成熟。然而，硅基太阳能电池制备成本高，工艺复杂，这限制了它的大规模应用。而以碲化镉(CdTe)、铜铟镓硒(CuInGaSe)为代表的新型薄膜太阳能电池由于重金属元素镉的毒性以及铟和镓元素的稀缺性，限制了其大规模工业化的应用。自2009年以来，一种新型的太阳能电池：钙钛矿太阳能电池由于其高的光吸收系数，低的载流子结合能，长的载流子扩散长度，可调的直接带隙以及高的转换效率得到了人们的广泛关注。

正置的钙钛矿太阳能电池器件通常由以下功能层组成：透明导电底电极，电子传输层，钙钛矿吸光材料，空穴传输层，顶电极。这其中，空穴传输层对钙钛矿太阳能电池器件的性能有着重要的影响。它起着传输空穴，阻挡电子，促进光生载流子分离等作用。目前，钙钛矿太阳能电池器件最常用的空穴传输层为2，2，7，7-四[N，N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9，9-螺二芴(Spiro-OMeTAD)。但是，基于Spiro-OMeTAD的空穴传输层在制备完成后需要进行氧化处理才能达到较高的空穴迁移率，来实现空穴传输层的功能。同时，不同地域，甚至同一地域不同季节的情况下，为了使Spiro-OMeTAD起到空穴传输功能的氧化时间也不相同。这极大地限制了Spiro-OMeTAD作为一个优秀且广泛在实验室中应用的空穴传输层材料在工业化应用中的前景。

目前人们为了减少Spiro-OMeTAD的氧化时间，提出了各种各样解决问题的办法。公告号CN107195784B：《一种快速氧化处理钙钛矿电池空穴传输层的方法》中公开了使用等离子氧来快速氧化Spiro-OMeTAD的方法；公开号CN110265552A：《基于前氧化复合空穴传输层的钙钛矿太阳能电池及制备方法》中公开了在Spiro-OMeTAD溶液中通入氧气的方法，以达到前氧化Spiro-OMeTAD的目的。

目前，Spiro-OMeTAD的氧化主要是将其在含有干燥剂的空气氛围中放置，通过氧气与Spiro-OMeTAD分子之间相互作用实现的。该方法耗时较长，往往需要十几甚至几十个小时的时间来进行氧化。在氧化过程中，不可避免地发生水分子与钙钛矿层相互接触，对制备好的钙钛矿层的稳定性也产生了不利影响。为了提升Spiro-OMeTAD的空穴传输性能，常常在Spiro-OMeTAD溶液中掺入双三氟甲烷磺酰亚胺锂(Li-TFSI)，在氧化过程中，锂盐会因为吸潮而发生团聚，影响空穴传输层性能。综合以上原因，传统的Spiro-OMeTAD氧化过程不利于钙钛矿太阳能电池器件的大规模工业化应用。

发明内容

本发明为解决上述问题，提供一种钙钛矿电池制备方法。

为实现上述目的，本发明采用以下具体技术方案：

一种钙钛矿电池制备方法，包括制备空穴传输层，制备空穴传输层包括以下步骤：

S1、分别配置Li-TFSI溶液、Spiro-OMeTAD溶液和具有氧化性的无机钠盐或钾盐溶液，混合后得到空穴传输层前驱体溶液；